第1课时 分子动理论.doc

第1课时 分子动理论 一、要点分析 1.命题趋势 本部分主要知识有分子热运动及内能在09年高考说明中本课时一共有五个考点分别是1.物质是由大量分子组成的 阿伏加德罗常数;2.用油膜法估测分子的大小实验、探究;3.分子热运动 布朗运动;4.分子间作用力;5.温度和内能.这五个考点的要求都是I级要求即对所列的知识点要了解其内容及含义并能在有关问题中识别和直接应用。由于近几年考试说明对这部分内容的要求基本没有变化江苏省近几年的考题中涉及到了几乎所有的考点, 试题多为低档题中档题基本没有。分子数量、质量或直径体积等微观的估算问题要求有较强的思维和运算能力。分子的动能和势能、物体的内能是高考的热点。 2.题型归纳 随着物理高考试卷结构的变化所以估计今后的高考试题中考查形式与近几年大致相同多以选择题、简答题出现。 3.方法总结 1对应的思想微观结构量与宏观描述量相对应如分子大小、分子间距离与物体的体积相对应分子的平均动能与温度相对应等微观结构理论与宏观规律相联系如分子热运动与布朗运动、分子动理论与热学现象。 2阿伏加德罗常数在进行宏观和微观量之间的计算时起到桥梁作用功和热量在能量转化中起到量度作用。 3通过对比理解各种变化过程的规律与特点如布朗运动与分子热运动、分子引力与分子斥力及分子力随分子间距离的变化关系、影响分子动能与分子势能变化的因素、做功和热传递等。 4.易错点分析 1对布朗运动的实质认识不清 布朗运动的产生是由于悬浮在液体中的布朗颗粒即固体小颗粒不断地受到液体分子的撞击是小颗粒的无规则运动。布朗运动实验是在光学显微镜下观察到的因此只能看到固体小颗粒而看不到分子它是液体分子无规则运动的间接反映。布朗运动的剧烈程度与颗粒大小、液体的温度有关。布朗运动永远不会停止。 2对影响物体内能大小的因素理解不透彻 内能是指物体里所有的分子做无规则热运动的动能和分子势能的总和。分子动能取决于分子个数和温度分子势能微观上由分子间相对位置决定宏观上取决于物体的体积。同时注意内能与机械能的区别和联系。 二、典型例题 例1、 铜的摩尔质量是6.3510-2kg密度是8.9103kg/m3 。求1铜原子的质量和体积2铜1m3所含的原子数目3估算铜原子的直径。 例2、 下面两种关于布朗运动的说法都是错误的试分析它们各错在哪里。 (1) 大风天常常看到风沙弥漫、尘土飞扬有时在室内也能看到飘浮在空气中的尘埃 的运动这些都是布朗运动。 (2) 布朗运动是由于液体分子对固体小颗粒的撞击引起的固体小颗粒的体积越大液体分子对它的撞击越多布朗运动就越明显。 例3、如图所示甲分子固定在坐标原点O乙分子位于x轴上甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中的曲线所示F0为斥力F0为引力.a、b、c、d为x轴上四个特定的位置.现把乙分子从a处由静止释放则( ) A.乙分子从a到b做加速运动由b到c做减速运动 B.乙分子从a到c做匀加速运动到达c时速度最大 C.乙分子从a到b的过程中两分子间的分子势能一直减小 D.乙分子到达c时两分子间的分子势能最小为零 例4 相同质量的氧气和氢气温度相同下列说法正确的是 A每个氧分子的动能都比氢分子的动能大 B每个氢分子的速率都比氧分子的速率大 C两种气体的分子平均动能一定相等 D两种气体的分子势能一定相等 例5、以下说法正确的是( )A机械能为零内能不为零是可能的 B温度相同质量相同的物体具有相同内能 C温度越高物体的内能越大 D的冰的内能比等质量的0的水内能大 针对训练 1分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质。据此可判断下列说法中错误的是( )A、显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停的作无规则运动这反映了液体分子运动的无规则性 B、分子间的相互作用力随着分子间距离的增大一定先减小后增大 C、分子势能随着分子间距离的增大可能先减小后增大 D、在真空、高温条件下可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素 2关于布朗运动下列说法正确的是 A、布朗运动用眼睛可直接观察到 B、布朗运动在冬天观察不到 C、布朗运动是液体分子无规则运动的反映 D、在室内看到的尘埃不停的运动是布朗运动 3若以表示水的摩尔质量v表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积为在标准状态下水蒸气的密度NA为阿伏加德罗常数m、分别表示每个水分子的质量和体积下面是四个关系式 mvNA AN ANm ANv 其中 A和都是正确的 B和都是正确的C和都是正确的 D和都是正确的。 4根据分子动理论物质分子间距离为r0时分子所受引力与斥力相等以下关于分子势能的说法正确的是 A当分子距离是r0时分子具有最大势能距离变大时分子势能变小 B当分子距离是r0时分子具有最小势能距离减小时分子势能变大 C分子距离增大分子势能增大分子距离越小分子势能越小 D分子距离越大分子势能越小分子距离越小分子势能越大 5关于分子间距与分子力的下列说法中正确的是 A水和酒精混合后的体积小于原来的体积之和说明分子间有空隙正是由于分子间有空隙才可以将物体压缩 B实际上水的体积很难被压缩这是由于水分子间距稍微变小时分子间的作用就表现为斥力 C一般情况下当分子间距rr0时分子力为引力 D弹簧被拉伸或被压缩时表现的弹力正是分子引力和斥力的对应表现 6已知阿佛伽德罗常数为N某物质的摩尔质量为Mkg/mol该物质的密度为kg/m3则下列叙述中正确的是 A1kg该物质所含的分子个数是N B1kg该物质所含的分子个数是MN C该物质1个分子的质量是Nkg D该物质1个分子占有的空间是NMm3 7甲、乙两个分子相距较远此时它们之间的分子力可以忽略设甲固定不动在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中关于分子势能变化情况的下列说法正确的是 A.分子势能不断增大 B.分子势能不断减小 C.分子势能先增大后减小 D.分子势能先减小后增大 8关于分子的热运动下列说法中正确的是 A当温度升高时物体内每一个分子热运动的速率一定都增大 B当温度降低时物体内每一个分子热运动的速率一定都减小 C当温度升高时物体内分子热运动的平均动能必定增大 D当温度降低时物体内分子热运动的平均动能也可能增大 9下列说法中正确的是 A只要温度相同任何分子的平均速率都相同 B不管分子间距离是否大于r0r0是平衡位置分子距离只要分子力做正功分子势能就减小反之分子势能就增加 C10个分子的动能和分子势能的总和就是这10个分子的内能 D温度高的物体中的每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中每一个分子的速率 10当分子间距离大于10r0r0是分子平衡位置间距离时分子力可以认为是零规定此时分子势能为零。当分子间距离是平衡距离r0时下列说法中正确的是 A分子力是零分子势能也是零B分子力是零分子势能不是零 C分子力不是零分于势能是零D分子力不是零分子势能不是零 11在下列叙述中正确的是 A物体的温度越高分子热运动越剧烈分子平均动能越大 B布朗运动就是液体分子的热运动 C一切达到热平衡的系统一定具有相同的温度 D分子间的距离r存在某一值r0当rr0时引力大于斥力 12.如图所示甲分子固定在坐标原点O乙分子位于r轴上距原点r3的位置.虚线分别表示分子间斥力f斥和引力f引的变化情况实线表示分子间的斥力与引力的合力f的变化情况。若把乙分子由静止释放则乙分子 A.从r3到r1做加速运动从r1向O做减速运动 B.从r3到r2做加速运动从r2到r1做减速运动 C.从r3到r1分子势能先减少后增加 D.从r3到r1分子势能先增加后减少 13在粗测油酸分子大小的实验中具体操作如下 取油酸1.00mL注入250mL的容量瓶内然后向瓶中加入酒精直到液面达到250mL 的刻度为止摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解形成油酸的酒精溶液。 用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒记录滴入的滴数直到量筒达到1.00mL为止 恰好共滴了100滴。 在水盘内注入蒸馏水静置后滴管吸取油酸的酒精溶液轻轻地向水面滴一滴溶液 酒精挥发后油酸在水面上尽可能地散开形成一油膜。 测得此油膜面积为3.60102cm2。 1这种粗测方法是将每个分子视为 让油酸尽可能地在水面上散开 油膜面积可视为 这层油膜的厚度可视为油分子的 。 2利用数据可求得油酸分子的直径为 m。 14.1如图所示把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋的下端使玻璃板水平地接触水面如果你想使玻璃板离开水面必须用比玻璃板重力_的拉力向上拉橡皮筋原因是水分子和玻璃的分子间存在_作用。 2往一杯清水中滴入一滴红墨水一段时间后整杯水都变成了红色这一现象在物理学中称为_现象是由于分子的_而产生的这一过程是沿着分子热运动的无序性_的方向进行的。参考答案 典型例题答案 例1 解1铜原子的质量225236.35 101.05 106.02 10AMm kg kgN 铜原子的体积23 29 303 236.35 101.19 108.9 10 6.02 10A AV MV m mN N 213m铜的摩尔数为3528.9 10 11.4 106.35 10Vn mol molM 13m铜中含铜原子数5 23 281.4 10 6.02 10 8.4 10An nN 个 3把铜原子看成球体直径33291006V6 1.19 10m 2.8 10 m3.14D 例2解析能在液体或气体中做布朗运动的微粒都是很小的一般数量级在10-6m肉眼是看不到的必须借助于显微镜风天看到的沙尘都是颗粒较大的它们的运动是由于气流作用下的定向移动所以它们的运动不能称为布朗运动。 如果颗粒过大液体分子对它的撞击在各个方向上是接近均匀的微粒的惯性也越大微粒就不会做布朗运动了。 例3 答案C 解析与重力、弹力相似分子力做功与路径无关可以引进分子势能的概念。分子间所具有的势能由它们的相对位置所决定。分子力做正功时分子势能减小分子力做负功时分子势能增加。 例4答案C 解析 温度是分子平均动能的标志氧气和氢气的温度相同其分子的平均动能应相同但分子的运动速率有的大有的小各个分子的动能并不相同只是所有分子的动能的平均值相同。分子势能与分子间距离有关即与体积有关因此无法比较两种气体的分子势能。 例5答案A 解析A正确因为机械能为零但内能不能为零 B不正确因为物体的内能由物体的温度、体积、物态等因素决定 C不正确原因同上 D由于的冰的体积比的水大温度相同有的同学错认正确实际上有较为复杂的反常膨胀的现象我们用体积来讨论其内能是不适合的我们可以从能量角度来讨论.因为0的冰熔化为0的水要吸收热量或对它做功所以有其他形式的能转化为内能或内能转移给冰所以0的水的内能比等质量的的冰的内能大所以不正确。 针对训练答案 1B 2. C 3. B 4. B 5. ABCD 6. D 7. D 8.C 9.B 10.B 11. ACD 12. A 131球形 单分子油膜 直径 21.11109。 141大 引力 2扩散 无规则热运动 增大第2课时 固体、液体和气体 一、要点分析 本节内容在高考考试说明中均为级要求即要求对所学知识了解内容及含义并能在有关问题中识别和直接应用。在高考中多以选择题或填空题形式出现大多属较易题。 本节需要掌握的知识点如下 知道晶体和非晶体的区别知道晶体的微观结构。 了解液晶的微观结构、主要性质及在显示技术中的应用。知道液体的表面张力现象。了解饱和汽及饱和气压的概念。 了解气体实验三定律知道理想气体实验模型。不要求用气体实验定律进行定量计算会用气体分子运动论对气体定律进行微观解释。理解pV、p T图、VT图的意义会用它们解决有关的问题 二、典型例题 例1在样本薄片上均匀地涂上一层石蜡然后用灼热的金属针尖点在样本的另一侧面结果得到如图所示的两种图样则 A 样本A一定是非晶体 B 样本A可能是非晶体 C 样本B一定是晶体 D 样本B不一定是晶体 答案B C 要知道只有单晶体才具有各向异性而多晶体和非晶体都是各向同性。 例2关于液体的表面张力下述说法哪个是错误的 A表面张力是液面各部分间相互吸引的力方向与液面相平行 B表面张力是液面分子间作用力的宏观体现 C表面层里分子距离比液体内部小些分子间表现为引力 D不论是水还是水银表面张力都要使液面收缩 答案C在液体与气体相接触的表面层中液体分子的分布较内部稀疏即分子间距大于r0分子间表现为引力其宏观表现是使液面收缩好像绷紧的橡皮膜一样。所以错误的只有C选项。 例3在密闭的容器内放置一定量的液体如图a所示若将此容器置于在轨道上正常运行的人造地球卫星上则容器内液体的分布情况应是 A仍然如图(a)所示 B只能如图(b)中所示 C可能如图(b)中或可能所示 D可能如图(b)中或可能所示 答案D由于不知液体与容器是浸润还是不浸润所以液面可能如图b中(1)或(2)所示形状。 例4关于饱和汽正确的说法是 A在稳定情况下密闭容器中如有某种液体存在其中该液体的蒸汽一定是饱和的 B密闭容器中有未饱和的水蒸气向容器内注入足够量的空气加大气压可使水汽饱和 C随着液体的不断蒸发当液化和汽化速率相等时液体和蒸汽达到的一种平衡状态叫动态平衡 D对于某种液体来说在温度升高时由于单位时间内从液面汽化的分子数增多所以其蒸汽饱和所需要的压强增大 答案ACD 在饱和状态下液化和汽化达到动态平衡即达到稳定状态所以AC正确液体的饱和汽压与其温度有关即温度升高饱和汽压增大所以D正确饱和汽压是指液体蒸汽的分气压与其他气体的压强无关所以B错误。 例5. 一定质量的理想气体处于某一平衡态此时其压强为p0欲使气体状态发生变化后压强仍为p0通过下列过程能够实现的是 A先保持体积不变使气体升温再保持温度不变使气体压缩 B先保持体积不变使压强降低再保持温度不变使气体膨胀 C先保持温度不变使气体膨胀再保持体积不变使气体升温 D先保持温度不变使气体压缩再保持体积不变使气体降温 答案CD 由理想气体的状态方程即可定性判断出结果。 三、针对训练 1关于晶体和非晶体下列说法中正确的是 A单晶体具有各向异性 B多晶体也具有各向异性 C非晶体的各种物理性质在各个方向上都是相同的 D晶体的各种物理性质在各个方向上都是不同的 2如图所示为质量恒定的某种气体的p-T图A、B、C 三态中体积最大的状态是 AA状态 BB状态 3下列现象哪些是毛细现象 A粉笔把纸上的墨水吸干 B车轮在潮湿的地上滚过之后车辙中会渗出水 C托利拆利管内的水银面高于管外的水银面 D植物根部的养分能升到植物上部枝叶中 4.关于液体表面的收缩趋势正确的说法是 A因为液体表面分子分布比内部密所以有收缩趋势 B液体表面分子分布和内部相同所以有收缩趋势 C因为液体表面分子分布比内部稀所以有收缩趋势 D液体表面分子受到与其接触的气体分子的斥力作用使液体表面有收缩趋势 5.下列说法中正确的是 A气体的温度升高时分子的热运动变得剧烈分子的平均动能增大撞击器壁时对器壁的作用力增大从而气体的压强一定增大 B气体的体积变小时单位体积的分子数增多单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多从而气体的压强一定增大 C压缩一定量的气体气体的内能一定增加 D分子a从远处趋近固定不动的分子b当a到达受b的作用力为零处时a的动能一定最大 6一定质量的理想气体在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2下列关系正确的是 Ap1p2V12V2T121T2 Bp1p2V121V2T12T2 Cp12p2V12V2T12T2 Dp12p2V1V2T12T2 7两端封闭的玻璃管中间有一段水银把空气分割为两部分当玻璃管竖直时上、下两部分的空气体积相等如果将玻璃管倾斜则 A水银柱下降上面空气体积增大 B水银柱上升上面空气体积减小 C水银面不动上面空气体积不变 D下面部分的空气压强减小 8一定质量气体作等容变化温度降低时气体的压强减小这时 A分子平均动能减小 B分子与器壁碰撞时对器壁的总冲量减小 C分子平均密度变小了 D单位时间内分子对器壁单位面积的碰撞次数减少 9对一定量的气体若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数则 A当体积减小时V必定增加 B当温度升高时N必定增加C当压强不变而体积和温度变化时N必定变化 D当压强不变而体积和温度变化时N可能不变 10.如图所示两个相通的容器P、Q间装有阀门K、P中充满气体Q为真空整个系统与外界没有热交换。打开阀门K后P中的气体进入Q中最终达到平衡则 A气体体积膨胀内能增加 B气体分子势能减少内能增加 C气体分子势能增加压强可能不变 DQ中气体不可能自发地全部退回到P中 11关于气体压强以下理解不正确的是 A从宏观上讲气体的压强就是单位面积的器壁所受压力的大小 B从微观上讲气体的压强是大量的气体分子无规则运动不断撞击器壁产生的 C容器内气体的压强是由气体的重力所产生的 D压强的国际单位是帕1Pa1N/m2 12.如图所示一端封闭的玻璃管开口向下竖直倒插在水银槽中其位置保持固定。已知封闭端内有少量空气。若大气压强变小一些则管中在水银槽水银面上方的水银柱高度h和封闭端内空气的压强p将如何变化( ) A.h变小p变大 B.h变大p变大 C.h变大p变小 D.h变小p变小 1308全国卷对一定量的气体 下列说法正确的是 A气体的体积是所有气体分子的体积之和 B气体分子的热运动越剧烈 气体温度就越高 C气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的 D当气体膨胀时气体分子之间的势能减小因而气体的内能减少 1408重庆卷地面附近有一正在上升的空气团它与外界的热交热忽略不计.已知大气压强随高度增加而降低则该气团在此上升过程中不计气团内分子间的势能 A体积减小温度降低 B体积减小温度不变C体积增大温度降低 D体积增大温度不变 15.08上海卷已知理想气体的内能与温度成正比。如图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线则在整个过程中汽缸内气体的内能 A先增大后减小 B先减小后增大 C单调变化 D保持不变 参考答案 1、ACD 2、C 3、AD 4、C 5、D 6、D 7、BD 8、ABD 9、C10、D 11、C 12、 D 13、BC 14、C 15、B 热力学定律及能量守恒 一、要点分析 命题趋势 热力学第一定律能量守衡为级要求要引起高度重视。热力学第二定律的微观解释属于新增内容可能会出现简答题要注意这一变化。 题型归纳 题型主要以选择题,简答题,计算题为主. 易错点分析 对热力学第一定律公式各个量符号的选取容易出错 对热力学第二定律的内容理解不透彻容易出错。 二、 典型例题 例1 一定量的气体在某一过程中外界对气体做了8104J的功气体的内能减少了1.2105J则下列各式中正确的是 A.W=8104JU =1.2105J Q=4104J B.W=8104JU =1.2105J Q=2105J C.W=8104JU =1.2105J Q=2104J D.W=8104JU =1.2105J Q=4104J 例2 下列说法中正确的是( ) A、物体吸收热量其内能必增加 B、外界对物体做功物体内能必增加 C、物体吸收热量同时对外做功其内能可能减少 D、物体温度不变其内能也一定不变 例3 下列各种说法正确的是 A、物体从10变为8其热量减少了 B、物体从10变为8放出了一定的内能 C、物体从10变为8其内能减少了D、物体从10变为8物体可能释放了一定的热量 例4 下列说法正确的是 A 热量不可能由低温物体传递到高温物体 B 外界对物体做功物体内能必定增加 C 第二类永动机不可能制成是因为违反了能的转化和守衡定律 D 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功而不引起其它变化 例5 一定质量的气体在压缩过程中外界对气体做功300J但这一过程中气体的内能减少了300J问气体在此过程中是吸热还是放热吸收或放出多少热量 解析由题意可知W=300JU=300J根据热力学第一定律可得 Q=UW=300J300J=600J Q为负值表示气体放热因此气体放出600J的热量。 例6 一定质量的气体从外界吸收了4.2105J的热量同时气体对外做了6105J的功问 1物体的内能是增加还是减少变化量是多少 2分子势能是增加还是减少 3分子的平均动能是增加还是减少 解析1气体从外界吸热为Q=4.2105J 气体对外做功W=6105J 由热力学第一定律U=W+Q=6105+4.2105J=1.8105J U为负说明气体的内能减少了。所以气体内能减少了1.8105J。 2因为气体对外做功所以气体的体积膨胀分子间的距离增大了分子力做负功气体分子势能增加了。 3因为气体内能减少同时气体分子势能增加说明气体分子的平均动能一定减少了。 本题以热力学第一定律关系式为起点结合分子动理论中内能的定义分析得出气体对外做功体积膨胀分子间的距离增大了分子力做负功气体分子势能增加了气体内能减少同时气体分子势能增加说明气体分子的平均动能一定减少了。 三、针对训练 1在热力学第一定律的表达式U=W+Q中关于U、W、Q各个物理量的正、负下列说法中正确的是 A.外界对物体做功时W为正吸热时Q为负内能增加时U为正B.物体对外界做功时W为负吸热时Q为正内能增加时U为负 C.物体对外界做功时W为负吸热时Q为正内能增加时U为正 D.外界对物体做功时W为负吸热时Q为负内能增加时U为负 2关于物体内能的变化以下说法正确的是 A.物体吸热内能一定增大 B.物体对外做功内能可能增大 C.物体吸收热量同时对外做功内能可能不变 D.物体放出热量同时对外做功内能可能不变 3自由摆动的秋千摆动幅度越来越小下列说法正确的是 ( ) A.秋千的机械能守恒 B.秋千的能量正在消失 C.只有动能和重力势能的相互转化 D.减少的机械能转化为内能但总能量守恒 4下列各物体在所经历的过程中内能增加的有 ( ) A.在光滑斜面上由静止释放而下滑的物体 B.水平飞行并射穿木块的子弹 C.在绝热的条件下被压缩的气体 D.在光滑水平面上运动的两个小球碰撞后以共同的速度运动 5. 根据热力学第二定律下列判断正确的是 A、电流的能不可能全部变为内能 B、在火力发电机中燃气的内能不可能全部变为电能 C、热机中燃气内能不可能全部变为机械能 D、在热传导中热量不可能自发地从低温物体传递给高温度物体。 6. 第二类永动机不可以制成是因为 A、 违背了能量的守恒定律 B、热量总是从高温物体传递到低温物体 C、机械能不能全部转变为内能 D、内能不能全部转化为机械能同时不引起其他变化 7对于在一个大气压下100的水变成100的水蒸气的过程中下列说法正确的是 A.水的内能增加对外界做功一定是吸热 B.水的内能不变对外界做功从外界吸热C.水的内能减少对外界不做功向外界放热 D.水的内能增加对外界做功向外界放热 8为使一个与外界保持良好热交换状态的物体的内能能够明显变化以下方法可行的是 A.以较大的功率对物体做功 B. .以较小的功率对物体做功 C.该物体以较大的功率对外做功 D. 该物体以较小的功率对外做功 9下列有关熵的说法正确的是 A熵是系统内分子运动无序性的量度 B熵值越大代表越为无序 C在自然